被动式设计在绿色建筑设计中运用的研究

包伟

摘 要：随着经济的发展，人们愈发注意生活环境的改善和生存质量的提升。我国是一个经济和能源大国，但仍存在着能源短缺的问题，而其中20%-25%的能源都是建筑能耗。在这样的情况下建立在传统建筑基础上的绿色建筑的出现满足了建筑事业发展的要求也满足了人们对建筑舒适度的要求更满足了环保的要求。而被动式设计作为绿色建筑中的一个重要组成部分，以不同于主动设计的自然理念结合本地的发展因地制宜应该得到更多的重视和研究。

关键词：被动式设计；绿色建筑；运用

文章从绿色建筑的概念入手分析绿色建筑设计中主被动运行的特点深入研究被动式设计对绿色建筑设计运用的意义。

1 绿色建筑理念的运行——主动与被动

为了实现当代的可持续发展，绿色建筑理念提倡生态平衡、建筑与自然相互和谐。它意味着在建筑的整个生命周期内，建筑能够有效地保护环境、减少污染、降低能耗、节约资源，同时能够为人们提供更舒适更健康更高效的建筑使用空间。其中：（1）主动设计策略主要是指利用一些太阳热能设备、转换电能的方式以及依赖于一些不可再生资源运行的空调和照明系统。但主动设计存在着两个弊端。一个是对国家发展的要求，主动型设计往往要求国家要有一定的实力并能够让足够多的人受益，另一方面缺乏特色的主动设计很有可能会成为资源能源获取方式的堆砌。（2）被动设计策略是指在前空调系统中通过合适的朝向、材料、遮阳装置和蓄热材料设计出更加贴合自然的建筑。更多的可再生资源的运用是被动设计的一大特点。

2 被动设计策略概述

我国开展被动设计的必要性。经济的快速发展对人们建筑的舒适性和实用性提出了更多的要求。在主动式的设计策略中，利用额外的能源消耗能够有效满足人民的使用水平也能创造出足够的室内环境舒适度。但在技术更新速度较快的前提下，他对开发者及相关人员的素质要求都非常高，造价成本、维修成本也比较大。所以，主动式的设计更加适合于较发达的国家或者面积较小的国家。他们运用主动型设计可以很好地解决舒适的问题。而我国的现状是地区差异大，不仅经济差异大，自然差异也大。中国国土辽阔在这种情况下实施主动的设计策略一方面能耗大能耗差异也大，另一方面也不利于当前经济的发展。为此，结合当地的自然特征开展相应的被动式设计策略能够更好地解决经济和环境的矛盾。

而国外采取被动性的设计来代替主动性的设计也能够更好地节约资源同时为公民带来良好的体验。以德国的阿迪达斯德国餐会与会议中心为例，该项目设计时，尽可能的保留了基地内的树木，并将自然环境跟建筑姿态完美结合，极小的室内外差别让人感到自然、放松、开放。

3 被动设计在绿色建筑设计中的运用策略

3.1 区域气候分析及被动式设计手段分析

掌握一个地区全年的气候特征，根据可以检测到的资源的数据的分析入干湿球温度、焓值、风速、主导风向、降雨量、云量、日照时 间、太阳辐射强度等数据，并了解各项的平均值和极值，然后在进行具体的指标数据统计分析，这样可以确定当前地区要采用什么样的被动式系统。例如目前该地区可能要采取被动式的采暖手段，就可以通过·被动式太阳能利用 ·被动式采暖·热质蓄热而具体采用哪种方法就要根据由当前地区的气候所决定的特征。同样的在一个地区决定选择被动式制冷是，可以选择·自然通风 ·被动式制冷 ·热质蓄冷·蒸发制冷 ·通过夜间通风进行热质蓄冷。

3.2 总图规划中的被动式设计

如图一在总规划设计之前合理的安排设计被动式的例子。在建筑学中，我们常常基于美学和功能布局的考虑来制定总图规划设计图，因为用户的住房必需要符合一定的规定，合适的楼间距带来的充足的日照 时间，合适的绿化带来的生活环境以及便利的交通是规划设计的主要目的。但建立在被动式设计基础上的只能国土规划，还要考虑筑的朝向、间距、布局对建 筑单体的自然通风、日照遮阳、自然采光的影响另一方面也要考虑建筑场地（住宅地区）对区域环境的影响。将被动式的设计理念融入到总图的规划中可以极大地提高园区舒适程度，同时又能够达到自然条件的良好利用的状态。

3.3 景观与被动式设计

传统的景观设计追求自然与人的协调，因为景观本身就是一个人创造出的自然。被动式设计中的绿色景观对自然地影响包括风、光、温度、湿度、尘土、空气的影响。高大的阔叶林能够有效的防风固土，同时也能够增强氧气循环，落叶乔木夏季起到遮阳作用后又不会再冬季减少温暖。这些自然“设施”的利用对建筑的绿色运行十分重要。

3.4 建筑造型的被动式改造

建筑设计的核心内容之一就是建筑造型，因为建筑造型在建筑围护结构能耗、自然采光效果、自然通风效果、室内舒适度这几个方面都有着很重要的影响。他们之间相辅相成互相影响，被动式的改造应该是在保证其能耗的基础上加强美学突出，二者兼顾。

3.5 建筑热物理性能设计

热物理性能设计包括五个方面·建筑整体及外围护结构的热惰性 ·外围护结构的构造 ·建筑的保温与隔热性能 ·保温材料与 U 值 ·正确的保温构造断热桥构造。

这五个方面的协调运用可结合物理环境中的运用以极大地提高热质蓄热在被动式设计中的作用，减少热能耗从而提升其他方面的舒适。

3.6 太阳辐射的利用

合理的太阳辐射的利用包括冬季和夏季利用两个方面。冬季的太阳辐射是建筑物获得热量从而降低了采暖的能耗，而夏季的太阳辐射同理增大了空调的能耗，通过控制太阳辐射遮阳但不影响采光，通过对日照角度的分析获得最大的日照时间。

3.7 构造与建筑形式结合

建筑学测绘可以分成基本建筑图纸绘制；开窗 炊事等行为模式调查；建立基本模型；围护结构大样绘制五部分。材料构造调研也可以归纳成建筑材料取样热工性能测。

被动式采暖制冷及通风的途径主要有六种·太阳能烟囱 ·被动式太阳能屋 ·蒸发制冷设施 ·热质蓄热墙 ·文丘里通风构造。这些构造的特点都是与建筑自身的形式设计联系密切，将被动式采暖制冷与通风良好的荣誉到建筑形式当中能够更好的利用太阳自然风等条件。

3.8 自然采光设计

房屋建筑学上影响采光的因素主要包括 ·房间进深 ·开窗面积 ·玻璃镀膜对采光的影响 ·遮阳设施对采光的影响。结合房屋的自然大小和朝向，外加一些设施的支持达到能源的最佳消耗状态是被动式设计要研究的一个方面。

3.9 计算机模拟指导设计与被动式设计紧密结合

建筑资源的能耗分析可以帮助建筑师采用不同的方案来进行解决。在被动式设计中有三大软件的应用包括算流体力学模拟软件（CFD）、建筑动态能耗模拟软 件（BES）、太阳辐射及光环境模拟软件（BIS）的使用都可以调整和指导建筑师选择更佳的降低能耗的方案。同时BIM建模在建筑施工时的广泛应用也使建筑师一方面可以真正感受到建筑物自主运行时候的魅力也可以在建模的过程中不断完善绿色概念。

4 被动式设计策略在我国本土绿色建筑中的使用优势

我国借鉴被动式的设计策略在国外建筑中的应用不能仅仅体现在建筑统一的设计上。建立以文化为基础的被动式设计是我们国家绿色建筑发展的趋向。（1）我国建筑师有着深厚的地区建筑几点。由于各地不同的差异因地制宜的发展是适合各地的被动式设计发展。就像是上海的设计师无法很好地处理东北建筑的被动设计中能源消耗的问题，将实际的问题与本地情况结合，把这一任务交给熟悉本利自然气候和材料的本土建筑师能够积累更多更好地适应各地的被动式策略。

5 结语

绿色建筑的设计不仅仅跟建筑形式建筑构造有关。传统的建筑物构造暴扣基础、墙或柱、楼板层与地层、楼梯、屋顶和门窗六大部分。被动式的设计理念就是如何将这溜达部分更好跟自然相结合，以提高建筑的耐用性可行性经济性，重要的是降低建筑的能耗。像是我国北京的四合院、黄土高坡的窑洞都是因地制宜发展被动式绿色建筑的好例子。因此，绿色建筑中设计师要综合考虑全面衡量，充分利用被动式设计的原则，吧自然风、自然辐射运用到绿色建筑本身这样发展具有中国本土特色的绿色建筑，灵活的运用建筑策略，才能使建筑具备与生俱来的绿色特性。

参考文献

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[3] 宋晔皓，王嘉亮，朱宁.中国本土绿色建筑被动式设计策略思考[J].建筑学报，2013（07）.